Innanzitutto, in base alle specifiche e ai modelli dei moduli fotovoltaici, al numero di moduli e alla configurazione in serie dell'array, è possibile determinare le dimensioni strutturali dell'impianto. In secondo luogo, in base alla latitudine del luogo di installazione e al principio di massimizzazione della produzione annua di energia del sistema fotovoltaico, è possibile determinare l'angolo di inclinazione ottimale e la spaziatura degli array. In terzo luogo, in base alle risorse eoliche e al livello massimo di vento previsto per il luogo di installazione, è possibile determinare il carico massimo del vento che l'array dovrà sopportare. Di conseguenza, le fondamenta e la struttura di supporto dell'array vengono analizzate per determinarne le sollecitazioni e progettate secondo i principi di progettazione meccanica. Inoltre, in fase di progettazione dell'array fotovoltaico, il bordo inferiore dell'array dovrebbe mantenere un'altezza di 30-50 cm dal suolo o dal tetto per evitare ostruzioni da parte di erbacce e seppellimento sotto la neve durante l'inverno.
Fondazione (o base) dell'array
Le fondamenta sono generalmente realizzate con calcestruzzo gettato a terra o nello strato strutturale del tetto; sui tetti, si utilizzano anche strutture reticolari (con blocchi di zavorra). La struttura di supporto dell'array è solitamente fissata alle fondamenta mediante flange e componenti annegati o praticando fori nella fondazione in calcestruzzo e fissandola con bulloni ad espansione. Per i tetti degli edifici, le fondamenta devono essere posizionate in corrispondenza di pareti o travi della struttura principale, come previsto dal progetto, garantendo un fissaggio sicuro alla struttura stessa. Allo stesso tempo, è importante notare che un posizionamento errato della struttura di supporto dell'array sulle fondamenta può causare deviazioni, influenzando le sollecitazioni sulla struttura principale.
Requisiti di progettazione per le fondazioni e le strutture di supporto
Nella progettazione delle fondazioni e della struttura di supporto dell'impianto, è necessario tenere in debita considerazione la capacità portante, la resistenza al vento e i fattori sismici. Nelle zone costiere, sono inoltre necessarie considerazioni aggiuntive per la resistenza ai tifoni, l'impermeabilizzazione e la resistenza alla corrosione da nebbia salina. Prima dell'installazione della struttura di supporto, è opportuno applicare rivestimenti anticorrosione e i componenti metallici esposti devono essere sottoposti a trattamenti anticorrosione e antiruggine per prevenire danni e perdita di resistenza. Gli elementi di fissaggio utilizzati per collegare la struttura di supporto dell'impianto devono essere in acciaio inossidabile. Se si utilizzano elementi di fissaggio zincati, questi devono essere conformi alle normative nazionali per garantirne la durata e la resistenza alla corrosione. Bulloni, dadi, rondelle piane e rondelle elastiche devono soddisfare i requisiti di progettazione in termini di quantità, specifiche e modelli. Dopo il serraggio, la parte esposta dei bulloni deve essere pari a due terzi del diametro del bullone.
Fasi specifiche per un impianto fotovoltaico a terra
In base alle effettive condizioni del sito:
1. Segnare le posizioni e scavare le fosse di fondazione sul terreno livellato.
2. Posizionare i componenti da incorporare, collocare lo stampo e versare il calcestruzzo. Dopo 48 ore di stagionatura, installare la struttura di supporto dell'array.
3. Installare i moduli fotovoltaici, posare i cavi, predisporre la messa a terra e la protezione contro i fulmini e realizzare le trincee per i cavi.
Sensibilità dei moduli fotovoltaici alla deformazione
È risaputo che i moduli fotovoltaici, essendo componenti in vetro, sono altamente sensibili alla deformazione. Ciò è dovuto principalmente alla fragilità del vetro, un materiale che può danneggiarsi facilmente a causa di cedimenti irregolari dei supporti e delle variazioni di dilatazione e contrazione termica all'interno del modulo.
A causa della differenza nei coefficienti di dilatazione termica tra acciaio e vetro, quando la rigidità del vincolo sul componente in vetro è elevata, possono generarsi forze di dilatazione tra il componente in vetro e la struttura in acciaio, con conseguenti danni al vetro stesso. Pertanto, l'utilizzo di profilati a parete sottile formati a freddo come struttura di supporto per i moduli fotovoltaici permette di superare gli effetti negativi della rigidità delle strutture in acciaio. Ciò contribuisce a mitigare le deformazioni strutturali, i cedimenti delle fondazioni e le deformazioni da dilatazione, rendendo questa soluzione ideale per la struttura di supporto dei moduli fotovoltaici. L'ottimizzazione della progettazione strutturale del supporto e delle fondazioni non solo soddisfa i requisiti di installazione e di esercizio dei moduli, ma riduce significativamente anche l'investimento in supporti e fondazioni.
